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离心泵 离心风机 高压风机 （4）输送机械(泵、风机) 能量损失：流体在管内从第一截面流到第二截面时，由于流体层之间或流体之间的湍流产生的内摩擦阻力，使一部分机械能转化为热能。我们把这部分机械能称为能量损失。能量损失可以通过阻力计算求得。 流动阻力：流体在管路中的流动阻力可分为直管阻力和局部阻力两类。 2 流体在管路中的流动阻力 直管阻力, 或沿程阻力。流体流经一定直径的直管时所产生的阻力。 局部阻力：流体流经管件、阀门及进出口时，由于受到局部障碍所产生的阻力。 总能量损失：为直管阻力与局部阻力所引起能量损失之总和。 u P1 d F F P2 1 1’ 2 2’ l 由哈根方程： 则能量损失： 式中：?—摩擦系数，?=64/Re 达西公式 范宁公式 2.1 流体在直管中的阻力2.1.1 层流时的直管阻力 实践证明，湍流运动时，管壁的粗糙度对阻力、能量的损失有较大的影响。 绝对粗糙度? ： 管壁粗糙部分的平均高度。 相对粗糙度? /d： d u ε 2.1.2 湍流时的直管阻力 材料与加工精度； 光滑管：玻璃管，铜管等； 粗糙管：钢管、铸铁管等。 使用时间； 绝对粗糙度可查表或相关手册。 粗糙度的产生 d u δbb ε δb ε 层流运动 流体运动速度较慢, 与管壁碰撞不大，因此阻力、摩擦系数与?无关，?只与Re有关。层流时，? 在粗糙管的流动与在光滑管的流动相同。 粗糙度对流体流动类型的影响 湍流运动 ，阻力与层流相似，此时称为水力光滑管。 ，Re?? δb ? ? 质点通过凸起部分时产生漩涡? 能耗?。 δb ε δbε δbε ε d δb u 从理论和实践上可以证明，湍流运动时流体的直管阻力为： ?为阻力系数， 层流时： 湍流运动时阻力hf在形式上与层流相同。 湍流时的?为阻力系数 光滑管：3×103Re105, 湍流 粗糙管： 3×103Re106, 滞流区 过渡区 湍流区 完全湍流，粗糙管 光滑管 Re ?/d ? 摩擦系数与雷诺准数、相对粗糙度的关系 (双对数坐标) 上图可以分成4个不同区域。 层流区： Re?2000，?=64/Re ，与?/d无关。 过渡区： 2000 Re 4000 湍流区： Re ?4000, ?与Re 和?/d有关。 完全湍流区(阻力平方区)： ?与Re 无关， 仅与?/d有关。 查表举例 1. Re=103， ?=0.06 Re=104，?/d=0.002 ?=0.034 3. Re=107，?/d=0.002 ?=0.023 圆管 R r A— 管道截面积 ?— 浸润周边长度 当量直径法： a b 矩形管 环形管 流体在非圆直管中的阻力 研究结果表明，当量直径用于湍流时很可靠，用于层流时还需对阻力系数?作进一步校正。 式中：C为校正系数 非圆形管的截面形状 正方形 等边三角形 环形 长方形 长/宽=2 长/宽=4 常数C 57 53 96 62 73 表 某些非圆形管的常数C 触变性流体（thixotropic fluid） 高聚物溶液、油漆等 流凝性流体（rheopetic fluid） 某些溶胶、石膏悬浮液等 粘弹性流体 面粉团、沥青、凝固汽油、冻凝胶等 指数律流体（power law） 牛顿流体、假塑性流体和胀塑性流体的统称。 k为 稠度指数 n为流变指数 稠度指数k的因次与n有关。 当n=1时，流体为牛顿流体，稠度指数k的因次与牛顿流体的粘度相同。 当n≠1时，流体为非牛顿流体，稠度指数k的因次与粘度的因次不同。此时k为流体的表观粘度，n表示流体的非牛顿性程度。 四、流体流动类型与雷诺准数? 1.雷诺实验 流速小时，有色流体在管内沿轴线方向成一条直线。表明，水的质点在管内都是沿着与管轴平行的方向作直线运动，各层之间没有质点的迁移。 当开大阀门使水流速逐渐增大到一定数值时，有色细流便出现波动而成波浪形细线，并且不规则地波动； 速度再增，细线的波动加剧，整个玻璃管中的水呈现均匀的颜色。显然，此时流体的流动状况已发生了显著地变化。 2. 流体流动状态类型 过渡流： 流动类型不稳定，可能是层流，也可能是湍流，或是两者交替出现，与外界干扰情况有关。过渡流不是一种流型。 湍流(turbulent flow)或紊流: 当流体在管道中流动时，流体质点除了沿着管道向前流动外，各质点的运动速度在大小和方向上都会发生变化，质点间彼此碰撞并互相混合，这种流动状态称